理查德·费曼在著作《费曼物理学讲义》里表示，双缝实验所展示出的量子现象不可能、绝对不可能以任何经典方式来解释，它包含了量子力学的核心思想。事实上，它包含了量子力学唯一的奥秘。透过双缝实验，可以观察到量子世界的奥秘。

        现在的看法是，通过对物理学一种新的突破性认识，把物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系，作为经典力学和量子力学(以及宇宙膨胀学说和狭义与广义相对论)共同的物理基础和物质根基，能够明确物质粒子波动性的物理机制，从经典力学的角度能够推导出爱因斯坦——德布罗意关系，推导出康普顿波和德布罗意物质波、推导出薛定谔方程，那么双缝实验所展示的量子现象，也可以说是能够间接地用经典方式来解释的，而且还可以直接给出直观易于领会的理解。

详见双缝干涉实验的最新解释。链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-38228-1425197.html

《粒子波动演生时空物理学》导读。链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-38228-1431868.html

       以下是双缝实验和已有的一些解释：

       光波动说和光微粒说
       以光波动说来解释光的干涉，光波的两个波前同时地从两个狭缝以同心圆图案传播出去。在探测屏的任意位置，两个光波的叠加，决定了那位置被观测到的强度。在探测屏上观察到的明亮的条纹，是由两个光波的相长干涉造成的，当一个波峰遇到另外一个波峰时，会产生相长干涉。暗淡的条纹是由光波的相消干涉造成的，当一个波峰遇到另外一个波谷时，会产生相消干涉。
        以光微粒说来解释，光子的量子行为可以用概率波来描述，概率波的两个波前同时地从两个狭缝以同心圆图案传播出去。在探测屏的任意位置，两个概率波的叠加，决定了光子会移动到那位置的概率密度。更详细地说，两个概率波的概率幅相加后，取绝对值平方，就是在那位置找到光子的概率密度。经过累积许多光子后，可以在探测屏观察到一系列明亮条纹与暗淡条纹相间的图样。

        双缝实验的变版
        单独粒子的干涉现象随着科技的快速进步，已发展出来能够可靠地发射单独电子的物理仪器。使用这种单独电子发射器来进行双缝实验，可以使得在任意时间最多只有一个电子存在于发射器与探测屏之间，因此，每一次最多只有一个电子通过双狭缝，而不是一大群电子在很短时间间隔内挤着要通过双狭缝。值得注意的是，探测屏累积很多次电子冲击事件之后，会显示出熟悉的干涉图样。从这图样可以推论，单独电子似乎可以同时刻通过两条狭缝，并且自已与自己干涉。这解释并不符合平常观察到的离散物体的物理行为，人们从未亲眼目睹老虎在同时刻穿越过两个并排的火圈，这并不是很容易从直觉就能够赞同的结果。可是，从原子到更复杂的分子，包括巴基球，这些微观粒子都会产生类似现象。不论是电子、中子或是任何其它量子尺寸的粒子，在双缝实验里，粒子抵达探测屏的位置的概率分布具有高度的决定性。量子力学可以精确地预测粒子抵达探测屏任意位置的概率密度，可是，量子力学无法预测，在什么时刻，在探测屏的什么位置，会有一个粒子抵达。这无可争议的结果，是经过多次重复地实验而得到的。这结果给予了科学家极大的困惑，因为无法预测粒子的抵达位置，这意味着没有任何缘由而发生的粒子的抵达事件。很多物理学者非常不愿意接受的这种事实。尽管量子力学可以正确地预测实验结果，量子力学不能解释为什么会发生这类现象，为什么粒子似乎可以同时通过两条狭缝？阿尔伯特·爱因斯坦认为，从这里可以推论量子力学并不完备，一个完备的理论必须对这些难题给出满意解释。尼尔斯·玻尔反驳，这正好显示出量子力学的优点，量子力学不会用不恰当的经典概念来解释这种量子现象，如果必要，量子力学可以寻找与应用新的概念来解释这些难题。

       探测路径信息
       试想一个思想实验，假设装置探测器来观察光子到底是从那一条狭缝经过，因此能够获得路径信息（不论是否真正读取这路径信息），则干涉图样会消失。这种路径实验演示出粒子性与波动性的互补原理，光子可以表现出粒子性，也可以表现出波动性，但不能同时表现出粒子性与波动性(现在实验观测发现，光是可以同时表现出粒子性和波动性)。虽然这思想实验对于量子力学的基础理论极为重要，直到1970年代，没有出现任何可能的技术体现这思想实验的提议。实际而言，这类实验也无法简单地设置，因为旧式探测器会将光子吸收。但现今，已完成多个实验展示关于互补性的各各方面，例如量子擦除实验。于 1987 年完成的一个实验发现了一个惊人的结果，假若只获得部分路径信息，则干涉图样不会完全消失。这实验显示，假若测量的动作不过度搅扰粒子的运动，则干涉图样也只会对应地被改变。在恩格勒-格林柏格对偶关系式，有对于这方面量子行为的详细数学论述。
        量子擦除实验量子擦除实验与延迟选择实验是双缝实验更为进阶的变版，能够演示更多量子力学的特色。量子擦除实验演示，借着擦除路径信息，可以恢复波动行为所产生的干涉图样。这实验有三个步骤：照射粒子束于刻有两条狭缝的不透明板，然后确认在探测屏出现了干涉图样。观察粒子通过的是哪条狭缝，在观察时，必须小心翼翼地不过度搅扰光子的运动，然后，证实显示于探测屏的干涉图样已被消毁。这步骤演示出，干涉图样是因为有可能获得路径信息而被消毁。通过特别程序，可以将路径信息擦除，但也可重新得到干涉图样。

        延迟选择实验演示，在粒子抵达探测屏之后，可以借着擦除或标记路径信息，恢复或摧毁干涉图样。这种时间差距关系，理论上甚至可以拉长至非常长久。假若标记路径信息，则粒子只通过了一条路径；假若擦除路径信息，则粒子同时通过了两条路径。这意味着，观察者的行为可以决定过去发生的事，而这一结论是与传统实在观相违背的。

        其它种变版

        1967年，傅立诰（R. Pfleegor）与曼德尔（L. Mandel）完成实验演示，使用两个激光源，可以产生“双源干涉”，假若探测器获得光子是从哪个激光器发射出来的路径信息，则在探测屏不会显示出干涉图样；假若不存在路径信息，则在探测屏会显示出干涉图样。这意味着当探测屏显示出干涉图样时，无法得知光子的发射源是哪个激光器。
       1972年，理查德·西利托与凯瑟琳·威克斯（Catherine Wykes）将双缝实验做修改，在任何时间，只有一条狭缝是开放的，另外一条狭缝是关闭的。参予干涉作用的光子的平均密度超小于 1 ，在任何时间，光子只能经过两条狭缝中的一条狭缝。虽然如此，假若路径程差允许抵达探测屏的光子可以来自任意一条狭缝，干涉图样仍旧能被观察到.。近几年来的科学研究，更进一步地发现了，干涉现象并不只限制于像质子、中子、电子等等基本粒子。用双缝实验检试大分子构造，像富勒烯也能够产生类似的干涉图样。
        2012年，内布拉斯加大学林肯分校的物理系研究团队实现了理查·费曼所描述的双缝思想实验。该实验使用最新仪器，可以随意控制每一条真正狭缝的关闭与开放。该实验检试电子在以下三种状况所出现的物理行为：第一条狭缝开放与第二条狭缝关闭、第一条狭缝关闭与第二条狭缝开放、两条狭缝都开放。实验结果符合量子力学的量子叠加原理，演示出电子的波动性。该实验还实际探测到电子一个一个的抵达探测屏，演示出电子的粒子性。

        经典波动光学表述克里斯蒂安·惠更斯提出惠更斯原理表明，波前的每一点可以认为是产生球面次波的点波源，而以后任何时刻的波前则可看作是这些次波的包络，这是光波传播的基本原理，可以预测光波在介质中的传播。从光源释出一连串的光波，就好似浮在水面上的浮标，被重复的拉起来，放下去，制成了水波在水面传播。惠更斯想出一种预测波前位置的方法，绘制一组圆心包含于一个波前的同半径圆圈，它们的切线，经过连接与平滑后，形成一条连续的曲线，这就是预测的波前位置。依照这方法，可以展示出一个平面波波前或一个圆形波波前怎样持续延伸。将惠更斯原理加以数学论述，奥古斯丁·菲涅耳证明了光波动说与光在介质内以直线传播的射线行为相符合，不存在任何矛盾之处。菲涅耳又对于衍射与干涉现象，给出一个合理、完整的解释。更详尽细节，请参阅惠更斯-菲涅耳原理。
       

        量子物理中对实验的诠释——哥本哈根诠释

        哥本哈根诠释为许多先驱量子力学学者的共识。哥本哈根诠释明确地阐明，数学公式和精确实验给出很多关于原子尺寸的知识，任何大胆假设都不应该超越这些知识范围。概率波是一种能够预测某些实验结果的数学构造。它的数学形式类似物理波动的描述。概率波的概率幅，取其绝对值平方，则可得到可观测的微观物理现象发生的概率。

        应用概率波的概念于双缝实验，物理学家可以计算出微观物体抵达探测屏任意位置的概率。除了光子的发射时间与抵达探测屏时间以外，在这两个时间之间任何其它时间，光子的位置都无法被确定；为了要确定光子的位置，必须以某种方式探测它；可是，一旦探测到光子的位置，光子的量子态也会被改变，干涉图样也因此会被影响；所以，在发射时间与抵达探测屏时间之间，光子的位置完全不能被确定。一个光子，从被太阳发射出来的时间，到抵达观察者的视网膜，引起视网膜的反应的时间，在这两个时间之间，观察者完全不知道，发生了什么关于光子的事。或许这论点并不会很令人惊讶；可是，从双缝实验可以推论出一个很值得注意的结果；假若，用探测器来探测光子会经过两条狭缝中的那一条狭缝，则原本的干涉图样会消失不见；假若又将这探测器所测得路径信息摧毁，则干涉图样又会重现于探测屏（更详尽内容，请参阅条目量子擦除实验），这引人思维的现象将双缝实验的程序与结果奥妙地连结在一起。

        路径积分表述

        路径积分表述是理查·费曼提出的一个理论（费曼强调这个表述只是一种数学描述，而并不是尝试描述某些无法观察到的真实程序）。路径积分表述不采用粒子的单独唯一运动轨道这种经典概念，取而代之的是所有可能轨道的总和。使用泛函积分，可以计算出所有可能轨道的总和。

        路径积分表述阐明，假设一个光子要从发射点 a 移动至探测屏的位置点 d ，它会试着选择经过所有的可能路径，包括选择同时经过两条狭缝的路径；可是，假若用探测器，来观察光子会经过两条狭缝中的那一条狭缝，整个实验设置立刻有所改变；假设探测器的位置为点e，而探测器观察到光子，则新的路径是从点 e到点 d；这样，在点e与点d 之间，只有空旷的空间，并没有两条狭缝，所以不会出现干涉图样。

参考资料

[1]  Eibenberger, Sandra; et al. Matter-wave interference with particles selected from a molecular library with masses exceeding 10000 amu. Physical Chemistry Chemical Physics. 2013, 15: pp. 14696–14700. doi:10.1039/C3CP51500A.

[2]  Brukner C, Zeilinger A. Young's experiment and the finiteness of information. Philosophical Transactions of the Royal Society. 2002, 360: 1061–1069.

[3]  The revolution in physics; a non-mathematical survey of quanta. Translated by Ralph W. Niemeyer. New York: Noonday Press. 1953: pp. 47, 117, 178–186.